CN111154080B - 挤吹成型的pet树酯及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种挤吹成型的PET树酯，其特征在于包括如下组分：芳香族二元酸、脂肪族二元醇、第三单体多元醇、催化剂、调色剂及稳定剂，其中芳香族二元酸：脂肪族二元醇的摩尔比为1：1～2，第三单体多元醇的加入量为脂肪族二元醇摩尔量的300～1000ppm；催化剂的加入量为芳香族二元酸重量的180～290ppm；稳定剂的加入量为催化剂重量的5～20倍。本发明还公开了一种挤吹成型的PET树酯的制备方法，本发明PET树酯特性粘度的提高与熔融指数MFR的降低使得PET树脂熔融状态下强度获得大幅度提升，从而满足挤吹成膜的要求。

Description

挤吹成型的PET树酯及其制备方法
技术领域
本发明涉及PET树酯，具体涉及一种挤吹成型的PET树酯及其制备方法。
背景技术
相对于其他包装材料，PET具有优异的阻隔性能，这使其在包装尤其在食品包装上有天然的优势。且PET具有无毒无害、易回收环保，因此在市场得到了广泛的应用。
当前，PET包装膜主要为双轴拉伸BOPET膜，即采用普通的PET，普通PET在熔融状态下没有强度，所以就得在高弹态下采用双轴拉伸，但双轴拉伸的生产设备投资成本高(从几千万到上亿)，且制膜的周期长，导致其售价也高。
如专利号ZL200810060021.7(公告号CN101235191B)公开了一种抗静电的聚对苯二甲酸乙二醇酯双向拉伸薄膜(BOPET)的专用料及其制备方法，该专用料由下列质量配比的原料组成：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂60～89％，抗静电剂4～15％，无机纳米材料2～10％，载体树脂5～15％。所述专用料通过如下方法制备：将部分PET树脂和抗静电剂、无机纳米材料、载体树脂高速混合均匀，然后将混合物加入双螺杆挤出机混合挤出得到抗静电母料，再将上述抗静电母料与剩余的PET树脂在双螺杆挤出机内混合挤出并切粒得到本发明所涉及的抗静电BOPET专用料。该技术方案采用双轴拉伸制备BOPET膜，因传统的PET熔融强度较低，无法挤吹成膜。
如专利号ZL201410336093.5(公告号CN104086957B)公开了一种高透明抗静电的PET聚酯薄膜及其制备方法。其成份包括PET、抗静电剂和抗氧剂，PET、抗静电剂和抗氧剂的质量比为95～99：1～5：0.1。将对苯二甲酸、乙二醇与聚醚进行嵌段共聚，所得的共聚物通过双螺杆挤出造粒，制成抗静电母粒，即抗静电剂。将PET聚酯切片、抗静电母粒经过真空干燥，取抗静电母粒与PET聚酯切片混匀，加入抗氧剂混合，然后经过双螺杆挤出成厚膜，厚膜经过双向拉伸后定型制得高透明抗静电薄膜。该技术方案采用双轴拉伸制备高透明抗静电薄膜，因传统的PET熔融强度较低，无法挤吹成膜。
挤吹成膜是树脂制膜的另一种生产方式，但要求树脂在熔融状态下满足一定的强度，挤吹成膜采用的设备为普通吹塑机，具有投资低(几十万到百万)，制膜周期短的优势，因此，研发一款在熔融状态下具有一定的强度而满足直接挤吹成型的PET树酯膜是当前需要解决的问题之一。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种可以挤吹成型的PET树酯。
本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种挤吹成型的PET树酯，其特征在于包括如下组分：芳香族二元酸、脂肪族二元醇、第三单体多元醇、催化剂、调色剂及稳定剂，其中芳香族二元酸：脂肪族二元醇的摩尔比为1：1～2，第三单体多元醇的加入量为脂肪族二元醇摩尔量的300～1000ppm；催化剂的加入量为芳香族二元酸重量的180～290ppm；稳定剂的加入量为催化剂重量的5～20倍。
作为优选，所述芳香族二元酸选自对苯二甲酸。
作为优选，所述脂肪族二元醇选自乙二醇。
作为优选，所述第三单体多元醇选自四元醇、六元醇或者八元醇中的至少一种。
作为优选，所述六元醇选自双季戊四醇或者山梨糖醇中的至少一种。
作为优选，所述催化剂选自Sb2O3或者钛系催化剂。
作为优选，所述稳定剂选自磷酸的乙二醇溶液，所述磷酸的乙二醇溶液中磷酸的重量分数为1000～2000ppm。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种挤吹成型的PET树酯的制备方法。
本发明解决第二个技术问题所采用的技术方案为：一种挤吹成型的PET树酯的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
酯化阶段：将芳香族二元酸、脂肪族二元醇、第三单体多元醇、催化剂、调色剂、稳定剂按照所述比例添加到反应釜中，在200～400KPa、60～100℃条件下打浆5～20min，然后升温至235～250℃进行酯化反应1～3h，结束酯化后，缓慢泄压，将反应釜内压力降至常压；
预聚阶段：将反应釜抽真空，将反应釜内压力从常压减至0.8～1.2KPa，同时将反应釜温升至255～285℃；
缩聚阶段：继续将反应釜抽真空到100Pa以下，反应40～80min，出料、切粒；
增粘阶段：将所得切粒投入到固相增粘反应器中，在200～220℃、150Pa以下反应12～18h，得到PET树酯。
作为优选，所述PET树酯的切片特性粘度：0.95～1.40dL/g；熔融指数：MFR≤15g/10min。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1)第三单体多元醇的加入，其多个羟基可与带端羧基的PET分子链发生反应，使体系中PET分子链长度(分子量)成倍增加；会使得反应体系内的PET分子链从几乎完全为单一直链结构转变为以第三单体多元醇为核的多支链结构，PET分子链间的缠结作用加大，形成平面网状甚至三维网状结构，在熔融状态下，分子间仍然彼此连接，一方面提高了熔体强度，满足采用吹塑机挤吹成膜的要求；另一方面阻碍搅拌桨搅拌，让电机电流值急速增加到目标值，从而缩短反应时间；而普通PET分子链为直链结构，在熔融状态下，彼此间没有连接，容易错滑，呈现像水一样的流体状态，没有溶体强度。
2)本制备方法中第三单体多元醇的引入为原位聚合，不需要侧线添加或后续添加，PET可以一步法生成，具有生产工艺简单、生产周期短、生产成本低的优势。
3)目前市售PET薄膜多为双轴拉伸PET膜，其生产设备投资成本高(从几千万到上亿)，且制膜周期长，导致其售价也高；而以本方法制备的PET树脂由于其优异的熔体强度，可进行直接吹塑，普通吹塑机就可以完成PET膜的实现，生产设备低(几十万到百万)，制膜周期短，具有成本优势。
4)本发明制备的PET树脂切片特性粘度：0.95～1.40dL/g；熔融指数：MFR≤15g/10min，与普通PET树脂相比，特性粘度的提高与熔融指数MFR的降低使得PET树脂熔融状态下强度获得大幅度提升，从而满足挤吹成膜的要求。因第三单体多元醇的加入破坏了PET树脂的结晶性，而PET树脂的光学性能和结晶度有关，结晶度的降低使得本发明PET树脂具有良好的光学性。
附图说明
图1为本发明实施例1挤吹成型的PET树酯的DSC曲线；
图2为本发明实施例1挤吹成型的PET树酯的吹塑膜照片。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
挤吹成型的PET树酯的组分包括：对苯二甲酸：乙二醇的摩尔比为1:1.25共22kg、双季戊四醇20g、钛系催化剂2g、磷酸的乙二醇溶液10g。
挤吹成型的PET树酯的制备方法包括以下步骤：
酯化阶段：将PET树酯的组分添加到50L反应釜中，在300KPa、80℃条件下打浆10min，然后升温至240℃进行酯化反应2h，结束酯化后，缓慢泄压，将反应釜内压力降至常压；
预聚阶段：将反应釜抽真空，将反应釜内压力从常压减至1KPa，同时将反应釜温升至260℃；
缩聚阶段：继续将反应釜抽真空到80Pa，反应60min，出料、切粒；
增粘阶段：将所得切粒投入到固相增粘反应器中，在210℃、90Pa反应16h，得到PET树酯。
实施例2
挤吹成型的PET树酯的组分包括：对苯二甲酸：乙二醇的摩尔比为1:1.25共22kg、山梨糖醇23g、Sb2O3 4.2g、磷酸的乙二醇溶液42g。
挤吹成型的PET树酯的制备方法包括以下步骤：
酯化阶段：将PET树酯的组分添加到50L反应釜中，在250KPa、70℃条件下打浆10min，然后升温至240℃进行酯化反应1.5h，结束酯化后，缓慢泄压，将反应釜内压力降至常压；
预聚阶段：将反应釜抽真空，将反应釜内压力从常压减至1.0KPa，同时将反应釜温升至260℃；
缩聚阶段：继续将反应釜抽真空到50Pa，反应60min，出料、切粒；
增粘阶段：将所得切粒投入到固相增粘反应器中，在210℃、90Pa反应13h，得到PET树酯。
实施例3
挤吹成型的PET树酯的组分包括：对苯二甲酸：乙二醇的摩尔比为1:1.25共22kg、四元醇13.7g、Sb2O3 4.2g、磷酸的乙二醇溶液42g。
挤吹成型的PET树酯的制备方法包括以下步骤：
酯化阶段：将PET树酯的组分添加到50L反应釜中，在350KPa、90℃条件下打浆15min，然后升温至245℃进行酯化反应3h，结束酯化后，缓慢泄压，将反应釜内压力降至常压；
预聚阶段：将反应釜抽真空，将反应釜内压力从常压减至1.1KPa，同时将反应釜温升至265℃；
缩聚阶段：继续将反应釜抽真空到80Pa，反应50min，出料、切粒；
增粘阶段：将所得切粒投入到固相增粘反应器中，在210℃、100Pa反应13h，得到PET树酯。
实施例4
挤吹成型的PET树酯的组分包括：对苯二甲酸：乙二醇的摩尔比为1:1.25共22kg、八元醇20.3g、Sb2O3 4.2g、磷酸的乙二醇溶液42g。
挤吹成型的PET树酯的制备方法包括以下步骤：
酯化阶段：将PET树酯的组分添加到50L反应釜中，在270KPa、85℃条件下打浆7min，然后升温至240℃进行酯化反应1h，结束酯化后，缓慢泄压，将反应釜内压力降至常压；
预聚阶段：将反应釜抽真空，将反应釜内压力从常压减至0.9KPa，同时将反应釜温升至270℃；
缩聚阶段：继续将反应釜抽真空到80Pa，反应60min，出料、切粒；
增粘阶段：将所得切粒投入到固相增粘反应器中，在215℃、100Pa反应14h，得到PET树酯。
表1本发明实施例PET树脂与普通PET树脂性能参数对比
Figure BDA0002374776080000051
从表1可以看出，本发明PET树脂的特性粘度和熔融指数与普通PET树脂相比相差很多，而这两个参数是影响PET树脂熔融强度的关键指标，特性粘度的提高与熔融指数MFR的降低使得PET树脂熔融状态下强度获得大幅度提升，从而满足挤吹成膜的要求。本发明PET树脂的L值比普通PET高，b值比普通PET低，具有良好的光学性。
表2吹塑机设定参数
Figure BDA0002374776080000052
将实施例1、2、3、4得到的PET树脂放入吹塑机中，吹塑机设定参数见表2。
表3本发明实施例PET树脂吹塑膜与BOPET膜性能参数对比
Figure BDA0002374776080000053
从表3可以得出，本发明PET树脂吹塑膜的抗拉强度优于BOPET膜，在雾度、光泽度和透光率方面与BOPET膜相当，满足使用要求。

Claims (1)

1.一种挤吹成型的PET树脂 ，其特征在于包括如下组分：对苯二甲酸、乙二醇、双季戊四醇、钛系催化剂、调色剂及磷酸的乙二醇溶液，其中对苯二甲酸：乙二醇的摩尔比为1:1.25共22kg、双季戊四醇20g、钛系催化剂2g、磷酸的乙二醇溶液10g，所述磷酸的乙二醇溶液中磷酸的重量分数为1000～2000ppm；
挤吹成型的PET树脂 的制备方法包括以下步骤：
酯化阶段：将PET树脂 的组分添加到50L反应釜中，在300KPa、80℃条件下打浆10min，然后升温至240℃进行酯化反应2h，结束酯化后，缓慢泄压，将反应釜内压力降至常压；
预聚阶段：将反应釜抽真空，将反应釜内压力从常压减至1KPa，同时将反应釜温升至260℃；
缩聚阶段：继续将反应釜抽真空到80Pa，反应60min，出料、切粒；
增粘阶段：将所得切粒投入到固相增粘反应器中，在210℃、90Pa反应16h，得到PET树脂 。
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